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プールの蒸発量を至急計算しなくてはならなくなりました。
似たような質問もありましたが、いまいちわからず・・・・

プールサイズは25*13m(参考に水深は1.8m)
屋外設置です。

月平均気温・日照時間・風速等のデータ(気象庁にありました)からある程度しっかり計算したいの
ですが、計算式等どなたかお分かりになりませんでしょうか?

よろしくお願いします。

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A 回答 (1件)

○水の蒸発量

http://okwave.jp/qa/q4903169.html
はどうでしょう?

時間はないかと思いますが・・
海外文献紹介 室内プールからの蒸発量の算定各手法の評価とその適用範囲
http://ci.nii.ac.jp/naid/40007094339
のもあります。

水の蒸発速度の計算式
http://qanda.rakuten.ne.jp/qa2006860.html
も参考になります。
    • good
    • 1
この回答へのお礼

他の書き込み等教えていただきありがとうございました。

風速等を入れての算出は、私の能力不足でできませんでしたが
他の方法で概算の算出ができました。

大変助かりました。ありがとうございます。

お礼日時:2010/11/19 17:58

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Q水の蒸発量

室内プールの水が12月から2月までの間に減っていました。
水槽に亀裂があると思っているのですが、冬場だから蒸発したのではないかという人も居ます。
外気は乾燥していると思うのですが、建屋内は窓が少し空いているくらいで空気の流れはほとんどありません。
水面積は1000m2、室温は10℃前後か、湿度は測っていません。
このような状況で水はどのくらい蒸発するものでしょうか?
何か式があるのでしょうか。
教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

lycaonです。
SI単位系に揃えて計算し直した結果図(10℃、風速 0.1m/s)とVBプログラムを掲げます。
前回は飽和濃度の単位換算を間違えていました。(蒸発量が約3倍に増加)

水面長 10m、室温・水温とも10℃、風速(a) 0.1m/s、(b) 1.0m/s なら、
相対湿度 =   0、 20、 40、 60、 80、 100 % の順に
蒸発量(a)= 5.78、4.63、3.47、2.32、1.16、 0.0 g/m2/hr
蒸発量(b)= 18.3、14.6、10.98、7.32、3.66、 0.0 g/m2/hr

10℃、湿度60%、風速0.1m/sで24時間に水面1m2から 2.32*24=55.7g の水が蒸発。
55.7g/m2/Dayは、0.056mm/Day にしかならず、少ない気もします。
式からは水面無風と相対湿度100%では、物質移動速度がゼロとなりますが、実際は完全無風でも分子拡散は起き得ます。

なお洗濯物の室内干しはなかなか乾かず、ベランダならすぐ乾きます。
冬場に室内出窓のコップの水はよく減る印象ですが、一晩に10mm減は勘違い。(測っていませんが、そんなに多くはないようです。)
逆に庭の水槽は吹き晒しで曝気していても、1ヶ月間殆ど水が減らない・・・減ってるのかな?
印象は当てにならず、実測にしかず、です。
(それでも計算するのは、毎回何がしか発見し、楽しいから。)

九州大梶原研の「物質移動工学」例題6.2-2↓で20℃空気への水の分子(一方)拡散の結果が 1.595*10^-7kmol/m2s= 10.3g/m2h なので、本題は強制対流ですが微風ゆえ、オーダー的には合っているかな、と。
(梶原研究室とコード中URLの ahaveanicedayさんに感謝。)

下のコードは Visual Basic がない場合、Excel VBAでも動きます。(http://okwave.jp/qa4779221.html のlycaon回答 No.7、或いは http://okwave.jp/qa4867277.htmlのinara1さん回答 No.2 等に VBA使用方法があります。)
デスクトップにvap.csv というファイルを作り結果を書き込みますから、Excelで開いて下さい。

先の図は枠に収まる大きさ(420*314pix)に調整しましたが、アップロード時に失敗したようです。右クリックしコピーしてペイント系アプリに落せば元の図が出ますので、今回も失敗したらそう願います。(削除はできても差換えはできないので。)
☆★☆★☆★☆

Option Explicit
Dim Na(100, 100)
Dim T, Ptotal, D, u, R, n, M, ρ, μ, L, Re, Sc, Sh, i, j, pH2O, C1, C2, Φ

'--------------------------------
Private Sub Command1_Click()
Open "c:\Documents and Settings\Administrator\デスクトップ\vap.csv" For Output As #1
Print #1, "■水の蒸発量,(kg/m2/h)"
R = 8.314 'J/mol/K=Pa・m3/mol/K
Ptotal = 101.3 * 10 ^ 3 'Pa (=1気圧)
n = 1 'mol
M = 29 / 1000 'kg/mol
u = 0.1 'm/s
L = 10 'm
Print #1, "全圧,(kPa)," & Ptotal / 1000 & ",,," & Date & "," & Time
Print #1, "代表長さ,(m)," & L
Print #1, "風速,(m/s)," & u
Print #1, ""
Print #1, "温度(℃)↓"
Print #1, "相対湿度(%)→" & ",";
For Φ = 0 To 1.01 Step 0.2
Print #1, 100 * Φ & ",";
Next
Print #1, "pH2O(Pa),CH2O(kg/m3),D(m2/s),ρ(kg/m3),μ(kg/m/s),Re,Sc,Sh"
'--------------
For T = -10 To 100 Step 2
i = i + 1
pH2O = 10 ^ (7.7423 - 1554.16 / (T + 219)) '35~55℃、mmHg,T℃「化工便3版」
pH2O = pH2O * 101.3 * 10 ^ 3 / 760 'Pa
'pH2O = 10 ^ (7.0641 - 1650.4/ (T + 226.27)) 'kPa,適用不明「新体系単位操作」オーム社p8
D = 0.241 * 10 ^ -4 * ((T + 273) / 288) ^ (1.75) * 101.3 * 10 ^ 3 / Ptotal ' m^2/s
'http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1324414728 から換算
ρ = Ptotal * M / n / R / (T + 273) 'kg/m3
μ = (16.73 * (T + 273) ^ 0.5 - 105.56) * 10 ^ -7 'Pa・s=kg/m/s「化工便」表から回帰
C1 = pH2O * 18 / 1000 / R / (T + 273) '水面の飽和水蒸気濃度(kg/m3)
Re = ρ * u * L / μ
Sc = μ / D / ρ '0.6(25℃)
Sh = 0.332 * Re ^ 0.5 * Sc ^ 0.333
j = 0
Print #1, T & ",";
For Φ = 0 To 1.01 Step 0.2
j = j + 1
C2 = Φ * C1
Na(i, j) = 3600 * Sh * D * (C1 - C2) / L 'kg/m2h
Print #1, Round(Na(i, j), 6) & ",";
Next
Print #1, Round(pH2O, 0) & "," & Round(C1, 5) & "," & Round(D, 7) & "," & Round(ρ, 4) & _
"," & Round(μ, 7) & "," & Round(Re, 0) & "," & Round(Sc, 4) & "," & Round(Sh, 2)
Next
MsgBox ("終了")
End
End Sub

参考URL:http://www-lab6.chem-eng.kyushu-u.ac.jp/lab6HP/lecture/bussitsuido/bussitsuido(2).ppt

lycaonです。
SI単位系に揃えて計算し直した結果図(10℃、風速 0.1m/s)とVBプログラムを掲げます。
前回は飽和濃度の単位換算を間違えていました。(蒸発量が約3倍に増加)

水面長 10m、室温・水温とも10℃、風速(a) 0.1m/s、(b) 1.0m/s なら、
相対湿度 =   0、 20、 40、 60、 80、 100 % の順に
蒸発量(a)= 5.78、4.63、3.47、2.32、1.16、 0.0 g/m2/hr
蒸発量(b)= 18.3、14.6、10.98、7.32、3.66、 0.0 g/m2/hr

10℃、湿度60%、風速0.1m/sで24時間に水面1m2から 2.32*24=55...続きを読む

Q水の蒸発速度について

熱平衡、T℃、大気との接触面積A、の条件下でビーカーに入っている
体積Vの水の蒸発速度を求めるにはどうしたら良いのでしょうか?
或いは水の残りの量によって蒸発速度は異なるのでしょうか?
このための式などがありましたら教えて下さい。

Aベストアンサー

水の近傍では空気は対流がなく、水蒸気は拡散だけで移動します。温度は一様とします。この薄い層での水蒸気分圧eは表面からの距離だけに依存し、水蒸気密度ρの分布も同様となります。
ここで水の表面に垂直にx軸をとりますと、x軸に垂直な平面dFをdt時間に通過する水蒸気の質量dmはFickの拡散法則により、
dm=D(dρ/dx)dFdt...(1)
となります。こうした条件でならFickの式が蒸発速度を決めるのです。水の体積や残りの量には依存しません。ここでDは拡散係数で温度と空気の圧力に依存します。空気中の水蒸気分圧eは、
e/ρ=RT/18...(2)
となります。但し水の分子量を18でいれているので、ρはg/ccの単位です。
(2)から
dρ/dx=(18/RT)(de/dx)...(3)
ですから(1)は
dm=D(18/RT)(de/dx)dFdt...(4)
となります。
蒸発が定常的としたので、このdmがまさに水の表面dFの部分からdtの間に蒸発する水の質量に等しくなります。蒸発速度をVとすれば、V=dm/(dFdt)ですから、
V=D(18/RT)(de/dx)...(5)
となります。Dについては
D=0.241(T/288)^(1.75) (760/P) cm^2/s (Pは空気圧をmmHgで測定)
だそうです。(これも古いデータです。)ちなみに水の上の薄層の厚さは無風で12 mm程度、3 m/sの風で4-5 mmだそうです。
Vを計算するには分圧の勾配de/dxが必要ですが、私が見たことのある古いデータでは26℃でde/dx≒5.8 mmHg/cm程度でした。D≒0.24とすれば、V=5-6 mg/cm^2/hになります。新しいデータはお確かめ下さい。

水の近傍では空気は対流がなく、水蒸気は拡散だけで移動します。温度は一様とします。この薄い層での水蒸気分圧eは表面からの距離だけに依存し、水蒸気密度ρの分布も同様となります。
ここで水の表面に垂直にx軸をとりますと、x軸に垂直な平面dFをdt時間に通過する水蒸気の質量dmはFickの拡散法則により、
dm=D(dρ/dx)dFdt...(1)
となります。こうした条件でならFickの式が蒸発速度を決めるのです。水の体積や残りの量には依存しません。ここでDは拡散係数で温度と空気の圧力に依存します。空気中の水蒸気分圧e...続きを読む

Q水の蒸発速度の計算式

プールの水の蒸発量を計算しなければならなくなりました。気温 水の温度・湿度・風速も関係あると思いますが、どなたか、計算式をお教えください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

学校の課題か何かでしょうか?
私なりの考え方を書いてみます。
まずプールの大きさですが、長さ25m×幅15mとするとで太陽光を受ける面積は375m2。
日本において太陽から受ける熱量は、
真夏で1050[J/m2・s],真冬で550[J/m2・s]程度。
当然、朝夕はこれより低くなるし、気温の影響も有るので、勝手に600[J/m2・s]と設定。
日照時間を1日10時間とする。
水の顕熱は0.1MPa(1気圧)において
4186[kJ/kg・℃]。潜熱は同じく2256[kJ/kg・℃]。
プールの水温は20℃とする。
太陽熱を反射することなく全て吸収するとして、一日に受ける熱量は、
375m2*600J*3600s*10h=8100MJ
1kgの水を蒸発させるのに必要な熱量は、
(100℃-20℃)*4186kJ+2256kJ=337.136MJ
一日に蒸発する水量は、
8100/337.136=24kg
条件設定はいろいろあると思いますが、参考になれば幸いです。

Qなぜ100度になっていない水も蒸発するのでしょうか?

中一の子供に
「水は100度で蒸発するって習ったけど、部屋や外に置いてある水が、沸騰してないのに、ちょっとずつ蒸発してるのはなんで?」
と聞かれました。
どなたか中学生にもわかるように、説明していただけるかたいらっしゃいませんでしょうか!(自分もそういわれると、気になってしょうがなくなりました・・笑)

Aベストアンサー

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(氷にはならない)けれど、完全に切り離されてばらばらにもならない(水蒸気にならない)状態にある水の「分子」の集まりです。この集まりの中には、ちょっと"元気な"分子もいて、中には空気中に飛び出してしまうものがあります。一方、空気中の水蒸気の中にはちょいと"元気"がなくなって、"おとなしくしている水"の仲間に加わるものもあります。

 このような性質を持つ水を、空気といっしょに密閉容器に半分くらい入れて温度が一定の状態に保ってみましょう。最初は水蒸気がなかった、つまり完全に乾燥した空気があるとします。初めのうちは、水の中の"元気者"がどんどん出て行って空気中に広がり、湿度が上がっていきます。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるので、そのうち容器の中の空気は水蒸気でいっぱいになってしまいます。湿度100%です。こうなってしまうと、後は、ちょいと"元気がなくなって"水に戻る分子と"元気よく"水から飛び出す分子の割合が等しくなって、見かけ上何も変化が起こらなくなります。

 密閉容器の場合は、上記のようになりますが、水が部屋や外にある場合は、空気は大量にありますしどんどん入れ替わりますから、周囲の空気の湿度が何かの理由で100%にならない限り、水からは分子が逃げ出す一方になります。そのために、からっとした季節には、雨上がりにあった水たまりがいつの間にか蒸発してなくなったり、洗濯物がよく乾いたりするわけですね。逆にじめじめした季節には乾きが悪くなります。

 ちなみに、水は1気圧のもとで100℃で沸騰します。このときも蒸発は起こっていますが、水の表面ではなくて内部でいきなり気体になる(この現象を「沸騰」と呼んでいます)分子の方が圧倒的に多くなるので、目立たなくなります。

("元気"のような擬人的な表現を使いましたが、本来は"運動エネルギー"のような物理用語を使わなければいけません。中学生にもわかるように、ということですので、敢えて"禁断の"表現法を使いました。)

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(...続きを読む

Q水の蒸発量を教えてください

市販のルウを使ってカレーやシチューを、圧力鍋を使って作ると何となく味が薄いと以前から感じてたんですが、水の蒸発量が原因じゃないかと気がつきました。

普通の鍋で20分程煮込むと結構な量の水が蒸発して少なくなる筈なので、ルウの箱に書かれているレシピではそれを逆算して水を多めに設定していると思うんですね。それに対して圧力鍋では加圧中はその圧力を維持すれば良いだけなので蛍火程度で調理します。だから新たな蒸気は殆ど発生せず、水の量も殆ど変化しません。

前置きが長くなりましたが、例えば2リットルの水を、一般的な鍋で、10分間煮た場合、何ミリリットルくらいの水が蒸発するのでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

空中湿度の大きさにも当然影響を受けますが、
このくらいなら、概算で計算できる。
コンロの火力の30%-50%が鍋に伝わるとして、家庭用コンロの高火力で4,000Kcal/hとすると、1,200kcal-2,000kcal、10分で200kcal-330kcal
水の気化熱は532cal/g≒0.5kcalですから、400g-660g気化する計算になりますね。
★現在はcalという単位は使わない(Jジュールを使う)のだけれども、あえてcalを使ってあります。

 圧力云々ではなく、水に伝わる熱量の問題です。普通の鍋だって弱火で蓋をして(湿度100%)で加熱すれば蒸発しません。

Q水の自然蒸発について

水を熱すれば熱エネルギーを得て沸騰し水蒸気になるのはわかるのですが、
垂らした水が自然に蒸発して水蒸気になるのがわかりません。
熱エネルギーを得て水蒸気になる過程で沸騰は伴わないのですか?

Aベストアンサー

あなたが勘違いされているのは、水蒸気と水滴をごっちゃにしておられるのではないでしょうか?
水蒸気は気体です。目に見えません。
これが凝縮すると水滴になります。
雲は水滴の集合です。目で見えます。

>水は0度以下で固体、0~100までが液体で、100度以上で気体・・・と習った

この考え方は基本的には正しいのですが、ちょっと誤りがあります。
それは、「液体は(時には固体も)すべて蒸気圧を持つ」ということです。
下の表を見てください。
http://www.sotodan.com/library/Goff.html

水は5℃で6.54mmHgの蒸気圧を持ちます。
これは大気圧760mmHgのもとで、0.86%・・・言い換えると空気1m3中に、7gの水蒸気を
含むことができるということです。
(7g含んだ状態を相対湿度100%といいます)

30℃になると、31.83mmHgの蒸気圧を持ちます。
これは大気圧760mmHgのもとで、4.19%・・・
言い換えると30gの水蒸気を含むことができるということです。
(30g含んだ状態を相対湿度100%といいます)

つまり水は100℃になるまで、絶えず蒸発しているのです。
100℃になると水の蒸気圧は760mmHgになり、100%水蒸気になります。
この状態が沸騰です。

前記の表はわかりにくいので、グラフを付けておきます。
このグラフは空気中に含むことができる水蒸気の量をg/m3で表しています。
http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/shitsudo1.html

参考URL:http://www.sotodan.com/library/Goff.html

あなたが勘違いされているのは、水蒸気と水滴をごっちゃにしておられるのではないでしょうか?
水蒸気は気体です。目に見えません。
これが凝縮すると水滴になります。
雲は水滴の集合です。目で見えます。

>水は0度以下で固体、0~100までが液体で、100度以上で気体・・・と習った

この考え方は基本的には正しいのですが、ちょっと誤りがあります。
それは、「液体は(時には固体も)すべて蒸気圧を持つ」ということです。
下の表を見てください。
http://www.sotodan.com/library/Goff.html

水は...続きを読む

Q温度、湿度と水の蒸発しやすさの関係は

ある温度、湿度における水の蒸発しやすさを求める方法はないでしょうか。
目的は別条件下での洗濯物の乾きやすさの比較です。
たとえば30℃90%、10℃10%のふたつの場所があった場合、どちらに干すべきかはどう判断すればいいのでしょうか。

Aベストアンサー

>たとえば30℃90%、10℃10%のふたつの場所があった場合、
 そして重要な風の流れと日照・・・これが一番重要になるでしょう。

 液体の水と気体の水の境界・・界面・・には互いに水分子が衝突して入れ替わっています。双方から界面に衝突して気相⇔液相の数がつりあったときが飽和状態。
 液相分子から気相分子になるときには当然エネルギーが必要ですから温度は下がります。温度が低下すると分子の運動量は減少しますから液相から気相に移動する数が減る。太陽の日照などがあるとぬれたものの温度は下がりません。
 気相中に水分子が増えても、そこに風があり湿度が高くなった空気が吹き飛ばされると蒸発を続けることができます。

なお30℃の水蒸気圧は42 hPaで、残り10%ですと、4.2hPa
  10℃の水蒸気圧は12 hPaで、残り90%ですと、1.2hPa
 この数値だけでしたら、10℃のほうが乾きやすいようになりますが、風が吹いている状況でしたら、洗濯物が温められることも含めて絶対的な水蒸気圧が大きい30℃のほうが乾くかもしれません。

 多分、風速や日当たりが、温度・湿度以上に重要なファクターになりそうですね。

>たとえば30℃90%、10℃10%のふたつの場所があった場合、
 そして重要な風の流れと日照・・・これが一番重要になるでしょう。

 液体の水と気体の水の境界・・界面・・には互いに水分子が衝突して入れ替わっています。双方から界面に衝突して気相⇔液相の数がつりあったときが飽和状態。
 液相分子から気相分子になるときには当然エネルギーが必要ですから温度は下がります。温度が低下すると分子の運動量は減少しますから液相から気相に移動する数が減る。太陽の日照などがあるとぬれたものの温度は下がりませ...続きを読む

Q温度と湿度から水蒸気圧はどうやって求めるのですか?

下記条件下での水蒸気圧はいくつになりますか?
またその計算式も合わせて教えて下さい。

・温度:120℃
・湿度:85%

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

No.1です。下記のサイトで計算してみましたよ。
http://www.es.ris.ac.jp/~nakagawa/met_cal/satu_vapor.html

・温度120℃ のときの
 飽和水蒸気圧:2018.05 hPa
 飽和水蒸気量:1113.87 g/m^3

・上記より、湿度:85% のときの水蒸気圧

  2018.05 hPa × 0.85 ≒ 1715.34 hPa

Q蒸発量の熱量計算

明けましておめでとうございます
★水の場合
 10℃の水300Lを蒸発させる熱量ですが、下記で回答で
 正解でしょうか?
 ・10℃の水300Lを100℃にするのに必要な熱量
   4.19kj/kg・℃×300kg(100-10)=27000kcal
・100℃の熱湯を蒸発させるのに必要な熱量
   2.258kj×300kg=161671kcal
計 188671kcal (答)
★溶液の場合
 300L(濃度30%/液温10℃/比重1.25)の溶液の水分を蒸発
 させナトリウム化合物を回収したところ5%の含水率であ
 った。回収量はいくらか?
  300L×30%=90L
90L×1.25=112.5kg
含水率5%=(300-90)×5%=10.5kg
112.5kg+10.5kg=123kg(答)

正月早々恥ずかしいのですが、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

明けましておめでとうございます。
★水の場合
 単位がカロリーなので、直接カロリーで計算した方がよいと思います。また、式の上でJとcalの換算がなされていないのが気になります。結果はおおむね正しいと思います。
1 kcal/kg℃ x (90℃) x 300 kg=27000 kcal
540 kcal/kg x 300 kg = 162000 kcal

★溶液の場合
まず、体積を重さに直し、食塩の重さを計算します。
溶液の重さは、300x1.25=375 (kg)です。
食塩の重さは、375x0.3=112.5 (kg)
食塩の含水量が5%ということは、回収された含水食塩の95%が上記の食塩の重さということでしょうから、回収された食塩の重さは、
112.5÷0.95=118.42 kg
と言うことになると思います。
含水率5%の意味することが、回収された食塩中の含水率というのでなければ結果は変わってきます。
なお、上で書かれている計算式の考え方は、少々おかしいと思います。30%というのは「重さ」の話ですので、始めに体積を重さに換算した後に計算を始めるべきだと思います。

明けましておめでとうございます。
★水の場合
 単位がカロリーなので、直接カロリーで計算した方がよいと思います。また、式の上でJとcalの換算がなされていないのが気になります。結果はおおむね正しいと思います。
1 kcal/kg℃ x (90℃) x 300 kg=27000 kcal
540 kcal/kg x 300 kg = 162000 kcal

★溶液の場合
まず、体積を重さに直し、食塩の重さを計算します。
溶液の重さは、300x1.25=375 (kg)です。
食塩の重さは、375x0.3=112.5 (kg)
食塩の含水量が5%ということは、回収された含水食塩の95%が上...続きを読む

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む


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